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PCBA制造工艺规范-SMT X-ray检测规范（2023精华版）
PCBA互联密度发展时间轴：
成熟的POP（Package on Package，叠层封装技术/堆叠封装技术）
引用标准
文件编号Doc No. | 文件名称 Doc Title | |
| 1 | IPC-7091 | 三维组件的设计和组装工艺的实施 Design and Assembly Process Implementation of 3D Components |
| 2 | IPC-7092 | （埋入式器件）设计和组装工艺的实施 |
| 3 | IPC-7093 * | 底部端子元器件(BTCs)设计和组装工艺的实施 |
| 4 | IPC-7095 * | BGA器件设计和组装工艺的实施 |
| 5 | IPC/JEDEC-9701 | 表面贴装焊接连接的性能测试方法及鉴定要求 |
| 6 | IPC/JEDEC-9702 | PCBA应力应变测试的方法指引 表贴元器件板级互连的断裂强度 |
| 7 | IPC/JEDEC-9703 | 元器件到系统级，评估印制板组件焊点可靠性的机械冲击测试指南 |
| 8 | IPC/JEDEC-9704 | PCBA应力应变测试结果分析指南 |
| 9 | IPC/JEDEC-9706 | 机械冲击FCBGA SMT元件焊接裂纹和焊盘坑/痕迹裂纹检测的现场电气计量测试指南 |
| 10 | IPC/JEDEC-9707 | 板级互联中的球面弯曲特性测试方法 |
| 11 | IPC-9708 | 印刷电路板焊盘坑裂(Pad Cratering)的测试方法 |
| 12 | IPC-9709 | 机械测试中的声发射测试指南 |
13 | IPC-7525 | 钢网设计指南 |
14 | IPC-7527 | 锡膏印刷要求 |
15 | IPC/EIA J-STD-004 | 助焊剂需求 |
16 | IPC/EIA J-STD-005 | 焊膏需求 |
17 | IPC-A-600 | 印制板的可接受性 |
18 | IPC-A-610 * | 电子组件的可接受性 |
19 | IPC-7711/21 | 电子组件的返工返修 |
20 | J-STD-020 | 非气密封装固态表面贴装器件湿度/回流焊敏感度分类 |
21 | J-STD-033 | MSD湿敏元件管理规范 |
22 | IPC-9853 | 热风再流焊系统特征描述及验证规范 |
23 | IPC-7530 | 群焊工艺温度曲线指南(回流焊和波峰焊) |
24 | IPC-7351 * | 表面安装器件和焊盘图形标准通用要求 |
1 范围定义
PCBA上有面阵列器件时，要求产线配置X-ray检测设备，优选在线X-ray检测设备；
检验内容含：面阵列器件焊点空洞、连锡和虚焊，底部出音孔MIC断环、锡珠，屏蔽罩虚焊。
2 设备能力要求
X-ray测试设备需满足以下设备能力要求：
序号 | 项目 | 技术指标 | 指标要求 |
1 | 测试范围 | 最小可测器件 | 可测试0.3mm Pitch CSP |
2 | 检测能力 | 必选能力：可检测面阵列器件的空洞、少球、桥接、锡球损伤、锡溅、冷焊、偏移、开路、枕窝推荐能力： 1)可利用软件全自动计算BGA空洞百分比； 2)针对QFN器件，可全自动计算管脚空洞百分比； 3)针对穿孔焊接器件，可自动计算穿孔焊吃锡百分比； 4)针对功率器件，可检测出 散热面空洞并全自动计算空洞百分比； | 100%(依照测试原理) |
3 | PCB处理能力 | PCB可测区域范围 | ＜310×310mm |
PCB最大尺寸 | 440×550mm | ||
4 | 硬件指标
| 射线管最大KV值 | 160KV |
射线管最大管功率 | ≥20W | ||
射线管最大靶功率 | ≥5W | ||
射线管最小缺陷检测能力 | ≤0.5um | ||
射线管最小焦点尺寸 | ≤1um | ||
探测器种类 | 推荐采用最先进的非晶硅高速平板数字探测器 | ||
探测器倾斜角度 | ≥±60 | ||
探测器灰度等级： | 16位，65,000灰度等级 | ||
最大样品高度： | 300mm | ||
几何放大率 | ≥1500X | ||
样品旋转 | 可以平面360度 | ||
5 | 软件功能 |
图像处理 | 具备黑白自动对比功能，Gamma修正功能，边沿锐化及强化功能，且相关图形处理参数设置采用数字设置，且检测结果不依赖于操作人员经验 |
参数记录功能 | 在X射线图像中可记录检测日期及时间、电压、功率、射线管位置，探测器位置和倾斜角度灰度、图形处理程序等相关测试参数，便于重复分析 | ||
注解功能 | 可在图片上圈定、文字注解等，并存储相关注解 | ||
导航图功能(可选) | 具备彩色和X-ray黑白拼图导航图功能，便于操作人员操作； | ||
BGA空洞百分比全自动计算 功能(可选) | 可全自动计算BGA空洞并能采用txt或xls格式保 存计算结果。 在一张图片上，显示所有BGA锡球空洞检测结果 | ||
芯片底部焊锡空洞百分比测 量(可选) | 可全自动计算芯片底部焊锡空洞百分 | ||
通孔插件灌锡测量(可选) | 能够手动测量通孔插件灌锡高度百分比。 | ||
QFN管脚空洞百分比(可选) | 能够测量QFN管脚空洞百分比 | ||
大批量检测功能 | 具备CNC大批量检测功能 具备全自动定位(fiducial mark)功能，避免因放板便宜导致检测结果错误 | ||
具备自动/手动检测功能 | 两种模式均具备 | ||
检测X射线图像结果的可靠性 | 不同人检测同一个被检测点，检测结果是一样的 | ||
6 | 系统性能要求 | 检测结果的可重复性 | 同一个人在不同时候检测同一个被检测点，检测结果是一样的 |
检测结果的可追溯性 | 图片结果自动按照条形码命名并保存 | ||
7 | 安全项目 | 辐射防护 | <1uSv/h |
3 X-ray 检测频率及作业要求
质量工程师和工艺工程师跟踪前8PCS首件X-ray测试，对于X-ray首检无缺陷的PCBA批量生产；
生产中的每个任务令每二小时进行一次X-ray检测，检测数量为2panels拼板；
X-ray检查工位须配置条码扫描， X-ray检查过的PCBA有记录，保证可追溯；
设备使用时在保证检视清晰度的条件下调整设备参数，必须保证PCBA X-ray累计剂量≤
10R (伦琴)，建议辐射强度≤2R/分钟(用辐射量测试设备测试)，被测PCBA总测试时间≤5分钟；
建议X-Ray射线管上安装纯Zn过滤器以减小辐射量；建议每次X-ray检视，一次只放入1PCS拼板或2PCS PCBA。
4 品质检测要求
QFN/LGA焊点面积及空洞面积要求：
接地焊盘≤50%，
信号PIN≤30%，
BGA空洞面积要求：≤25%
QFN 接地E-pad 空洞面积应小于接地焊接总面积的50%
其它缺陷X-ray检测要求如下
BGA 焊点各种可能的失效模式
A-焊球
B-元器件基板
C-连接盘
D-印制板
E-元器件基板与焊盘之间的失效(位置 1)
F-基板焊盘与焊球之间的失效(位置 2)
G-焊料内部失效，通常热循环后可见(位置3)
H-焊球与焊盘之间的失效(位置 4)
J-焊盘与印制板之间的失效(焊盘坑裂)(位置 5)
缺陷定义 | 缺陷描述 | 缺陷示意图 | |
少球（漏印锡） | BGA中的锡球缺失 | ||
| 空洞Via | 1 BGA焊锡球中裹挟气体形成空洞或气孔 2 E-Pad空洞 | ||
焊点短路桥接 | BGA两个锡球之间短路 | ||
锡球损伤 | BGA锡球因外力作用，导致变形 | ||
焊点虚焊 | BGA锡球熔化后，因焊盘浸润性不好，导致锡球与焊盘之间没连接(三明治板、POP除外的BGA必须倾斜45°左右检测是否有枕头不良) | ||
锡珠 | 溅锡，锡球未被裹挟、包封、连接，或正常工作环境会引起锡球移动。锡球违反最小电气间隙。 | ||
偏移 | 贴片过程中，因贴片机出现问题，导致贴片过程中，BGA球与焊盘出现很大位移，即使焊锡熔化化，焊锡的表面张力无法将BGA拖到正确位置 | ||
开路 | 焊接过程中，焊盘与锡球没有连接，虚焊的一种 | ||
MIC断环 | 底部内环焊盘有缺口 | ||
MIC环内锡珠 | 底部内环焊盘的内部有锡珠 | ||
屏蔽框虚焊 | 屏蔽罩相对焊盘错位或少锡导致焊盘与物料未连接 | ||
JEDEC 标准 JEP95-1/5 允许的 FBGA 的焊球直径变化
BGA 连接盘图形的数据以及对应 9 种焊球直径的变化
BGA 封装连接盘至焊球间尺寸计算（mm）
无铅合金焊球液相点的变化范围
空洞高清切片图：
PAD设计(via in pad盘中孔)
引用标准：IPC-7095 对BGA锡球中空洞允收标准有较细致的定义
5 X-Ray检测作业SOP
X-Ray检测作业SOP
工艺参数
检测时机为开线前2PCS首检、过程中抽取2pcs/2小时；
检测范围包含BGA、双排QFN及其他不可目测之封装器件；
依IPC标准检测器件贴装无偏移、少锡、短路、空洞等不良，且BGA空洞需小于25%；
异常处理机制：
开线前首检异常应立即改善，待异常改善再次测量OK后方可批量生产；
在生产中抽样发现异常需立即停机，并将此之前2小时内产品隔离，并进 行分析、改善及对策实施，直至问题有效解决量测合格后方可再次投产。
判定标准：
SMT
空洞：任何焊球的空洞需小于25%。
大小要求：同一器件各焊球的大小需一致；直径需大于BGA锡球大小的80%。
判定标准：QFP接地焊盘焊接面积≥50%为合格.
DIP：
DIP零件孔内目视可见锡或X-ray检查到孔内填锡量达PCB板厚的75%；
轴状脚零件,焊锡延伸最大允许至弯脚。(连锡短路拒收)
不影响功能的其它焊锡性不良现象；
焊锡面需有向外及向上的扩展，且外观呈一均匀弧度。（像撑开的伞状/保龄球状）
专业术语缩写和定义Term&Definition
英文全名 Full spelling | 中文解释 Chinese explanation | |
ACF | Anisotropic Conductive film | 各向异性导电薄膜 |
AOI | Automated Optical Inspection | 自动光学检测 |
BGA | Ball Grid Array | 球栅阵列 |
BOM | Bill of Material | 物料清单 |
Cmk | Capability Machine Index | 设备能力指数 |
Cp | Process Capability Index | 过程能力指数 |
Cpk | Process Capability Index | 过程能力指数 |
CSP | Chip Size Package | 芯片尺寸封装 |
CTE | Coefficient of Thermal Expansion | 热膨胀系数 |
EMS | Electronic Manufacturing Services | 电子专业制造服务 |
ENIG | Electroless Nickel and Immersion Gold | 化镍浸金 |
EPA | Electrostatic discharge Protected | 静电放电保护工作区 |
ESD | Electrostatic Discharge | 静电放电 |
FG | Fine Grain | 细晶粒 |
FOV | Field of View | 视场 |
FPC | Flexible Printed Circuit | 柔性印刷电路板 |
GR&R | Gauge Repeatability & Reproducibility | 可重复性与可再现性分析 |
HIC | Humidity Indicator Card | 湿度指示卡 |
LED | Light Emitting Diode | 发光二级管 |
LGA | Land Grid Array | 栅格阵列封装 |
LSL | Lower Specification Limit | 规格下限 |
MBB | Moisture Barrier Bag | 防潮包装袋 |
MSDS | Material Safety Data Sheet | 材料安全数据表 |
OSP | Organic Solderability Preservatives | 有机可焊性保护涂层 |
PCB | Printed Circuit Board | 印制电路板 |
PCBA | Printed Circuit Board Assembly | 印制电路板组件 |
PCN | Process Correction Notification | 流程更改通知 |
POP | Package on package | 叠层封装 |
QFN | Quad flat no-lead package | 方形扁平式无引脚封装 |
QFP | Quad Flat Package | 四列引脚扁平封装 |
RCV | Receiver | 听筒 |
RH | Relative Humidity | 相对湿度 |
SAC | SnAgCu | 锡银铜合金 |
SPK | Speaker | 扬声器/喇叭 |
SMT | Surface Mount Technology | 表面贴装技术 |
SOP | Small Outline Package | 小外形封装 |
SOT | Small Outline Transistor | 小外形晶体管 |
SPC | Statistical Process Control | 工艺过程统计控制 |
SPI | Solder Printing Inspection | 锡膏印刷检测 |
TDS | Technical Data Sheet | 技术数据表 |
Tg | Glass-transition Temperature | 玻璃化转变温度 |
USL | Upper Specification Limit | 规格上限 |
WLCSP | Wafer Level Chip Size Package | 晶圆级别芯片尺寸封装，即裸die芯片；厂家 命名描述一般以“WL”开头，如WLNSP、 WLPSP也属于此类器件。 |
完结——以下无正文
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